La comprensión de las leyes que gobiernan cualquier sistema material es facilitada en gran medida al considerar la energía y la entropía del sistema en los diferentes estados de los que sea capaz. Como la diferencia de los valores de la energía para cualesquiera dos estados representa la cantidad combinada de trabajo y calor recibida o producida por el sistema cuando se trae de un estado a otro, y la diferencia de entropía es el límite de todos los valores posibles de
la integral en la cual representa el elemento de calor recibido de fuentes externas y es la
temperatura de la parte del sistema que lo recibe; los distintos valores de la energía y la entropía caracterizan en todo lo que es esencial el efecto producible por el sistema al pasar de un estado a otro. Para artefactos mecánicos y termodinámicos, teóricamente perfectos, cualquier provisión de trabajo y calor puede transformarse en cualquier otro que no difiera de sí, ya sea en la cantidad de trabajo y el calor en su conjunto o en el valor de la integral.
Pero no es sólo con respecto a las relaciones exteriores de un sistema que su energía y entropía son de una importancia predominante. En el caso de los sistemas mecánicos simples, como los descritos en la física teórica, que son capaces de un solo tipo de acción sobre los sistemas externos, a saber, la realización de un trabajo mecánico, la función que expresa la capacidad del sistema de este tipo de acción también desempeña el papel principal en la teoría del equilibrio. La condición de equilibrio es que la variación de esta función desaparecerá, por lo que en un sistema termodinámico, tal como todos los sistemas materiales lo son, que es capaz de dos tipos diferentes de acción en los sistemas externos, las dos funciones que expresan las capacidades dobles del sistema se permiten un criterio casi igual de sencillo para el equilibrio.
Referencias
Enlaces externos
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• Sobre el equilibrio de las substancias heterogéneas (http://web.mit.edu/jwk/www/docs/
Gibbs1875-1878-Equilibrium_of_Heterogeneous_Substances.pdf) (PDF) (en inglés)
• Esta obra deriva de la traducción total de On the Equilibrium of Heterogeneous Substances de la Wikipedia en inglés, concretamente de esta versión (http://en.wikipedia.org/wiki/
On_the_Equilibrium_of_Heterogeneous_Substances?oldid=464059987), publicada por sus editores (http://en.
wikipedia.org/wiki/On_the_Equilibrium_of_Heterogeneous_Substances?action=history) bajo la Licencia de
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Sobresaturación
El término sobresaturación se refiere a una disolución que contiene más material disuelto que podría admitir el disolvente en condiciones normales. También se puede referir a un vapor de un compuesto que tiene un mayor presión parcial que la presión de vapor de ese compuesto.
Preparación
Las disoluciones sobre saturadas se preparan, o resultan, cuando se cambia alguna condición de una disolución saturada. Por ejemplo se puede lograr mediante el enfriamiento más lento de una solución saturada, disminuyendo el volumen del líquido saturado (como por evaporación), o el aumento de presión.
Al enfriarse una disolución concentrada a elevada temperatura, en ciertos casos, se llega y se sobrepasa la condición de disolución saturada y se llega a la temperatura ambiente sin que haya precipitado el exceso de sustancia disuelta determinado por la diferencia de solubilidad con la temperatura. Todo el soluto está disuelto pero una cierta proporción se encuentra en forma inestable y basta un pequeño cambio (remover la disolución, añadir un pequeño cristal de soluto, ...) para que el exceso disuelto precipite bruscamente, con desprendimiento de el calor de disolución Con el vapor de agua en el aire en experimentos de laboratorio (cámara de niebla), con ausencia de núcleos de condensación (aerosoles), se ha conseguido una saturación máxima de 800%. En condiciones atmosféricas, como máximo se puede observar sobresaturaciones de 100%, pero éstos son muy raros, generalmente ocurren sobresaturaciones sólo de unos pocos puntos porcentuales.
Ejemplos
Azúcar piedra moreno tradicional.
Las bebidas carbonatadas, incluido el agua con gas y los vinos espumosos, son una solución sobre saturada de dióxido de carbono gas en el agua. A la presión elevada en la botella, más dióxido de carbono se puede disolver en agua que a la presión atmosférica. A presión atmosférica, el dióxido de carbono gaseoso escapa muy lentamente desde el líquido sobre saturado en forma de pequeñas burbujas. Este proceso se puede acelera por la presencia de puntos de nucleación sitios dentro de la solución. El proceso se pude acelerar añadiendo un soluto o agitando el líquido.
Algunos productos de bebidas tales como cervezas y maltas, emplean
este efecto para producir la "cabeza" en la superficie del producto vertido. Esto ha conducido a la invención del widget, un dispositivo desarrollado para producir siembra de burbuja mejorada en líquidos, especialmente con dos fases gas sobresaturadas (dióxido de carbono y nitrógeno) (ver las patentes por Nicholas Fitzpatrick y Kuzniarski). Los tejidos de los buzos se saturan de gases respiratorios durante una inmersión. La sobresaturación es un teórico término que describe un estado en el que la tensión de un gas disuelto es mayor que su inspiración la presión parcial cuando el buceador asciende, en contraste con la ley de Henry. Si el buceador asciende demasiado rápido, estos forman burbujas de gases, lo que provoca el síndrome de descompresión. El término fue popularizado por JS Haldane.
Soluciones sobre saturadas de azúcar y el agua se utiliza comúnmente para hacer azúcar piedra. Se utiliza una disolución sobresaturada de acetato de sodio en algunos tipos de calentadores de mano.
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Referencias
Soluto
Cuando se realiza una disolución, se le llama soluto al compuesto de menor proporción al solvente.
Esta sustancia se encuentra disuelta en una determinada disolución de cualquier elemento. En lenguaje común,
también se le conoce como la sustancia que se disuelve,[1] por lo que se puede encontrar en un estado de agregación
diferente al comienzo del proceso de disolución y experimentar una transición de fase.
Lo más habitual es que se trate de un sólido en un disolvente líquido, lo que origina una solución líquida. Una de las características más significativas de una disolución suele ser su concentración de soluto, es decir la medida de la cantidad de soluto contenida en ella.
Otra característica a considerar sería la facilidad para disolverse o solubilidad que pueda presentar en el disolvente. La solubilidad de un compuesto químico depende en gran medida de su estructura molecular. En general, los compuestos iónicos y moleculares polares son solubles en disolventes polares como el agua o el etanol; y los compuestos moleculares apolares en disolventes apolares como el hexano, el éter o el tetracloruro de carbono.
Referencias
[1] Canales, Margarita Fisicoquímica Volumen I: Teoría.